DE3886624T2 - ROTATING DRESSING ROLL, METHOD AND DEVICE FOR DRESSING POT GRINDING WHEELS. - Google Patents
ROTATING DRESSING ROLL, METHOD AND DEVICE FOR DRESSING POT GRINDING WHEELS.Info
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende erzeugende Abrichtwalze und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abrichten einer schalenförmigen Schleifscheibe zur Herstellung von in Längsrichtung gekrümmten Zahnrädern.The present invention relates to a rotating generating dressing roller and a method and apparatus for dressing a bowl-shaped grinding wheel for producing longitudinally curved gears.
Bei der Herstellung von gekrümmten Zahnrädern wird eine schalenförmige Schleifscheibe verwendet. Wenn sich die Schleifscheibe so weit abnützt, daß sie sich zur Fertigung präziser Zahnradoberflächen nicht mehr eignet, wird die Schleifscheibe auf ihre ursprüngliche Schleifbedingung abgerichtet (erneuert). Der Abrichtvorgang kann durch Vorsehen einer Diamantschneide durchgeführt werden, die den abgenützten Abschnitt der Schleifscheibe entfernt. Eine Einzelschneide ist jedoch einer relativ raschen Abnützung ausgesetzt, was die Scharfe und Präzision der Schleifscheibe beeinträchtigt.In the manufacture of curved gears, a cup-shaped grinding wheel is used. When the grinding wheel wears down to the point where it is no longer suitable for producing precise gear surfaces, the grinding wheel is dressed (reconditioned) to its original grinding condition. The dressing process can be accomplished by providing a diamond cutting edge that removes the worn portion of the grinding wheel. However, a single cutting edge is subject to relatively rapid wear, which affects the sharpness and precision of the grinding wheel.
Rotierende Abrichtwalzen lassen sich auch zum Abrichten von Schleifscheiben verwenden. Rotierende Abrichtwalzen sind entweder zum formgebenden oder zum erzeugenden Typ zu zählen. Bei der formgebenden Abrichtwalze ist die äußere Gestaltung der rotierenden Abrichtwalze so geformt, daß sie sich zum Abrichten des gesamten Profils einer Seite der Schleifscheibe an die Arbeitsfläche der Schleifscheibe anpaßt. Eine Abrichtwalze dieses Typs ist teurer als eine rotierende Abrichtwalze des erzeugenden Typs, außerdem ist ihre Verwendung auf eine einzige Schleifscheibenprofilgestaltung beschränkt. Zudem ist diese Art von Abrichtwalze für lokal auftretenden Verschleiß an der Abrichtfläche anfällig.Rotating dressing rolls can also be used to dress grinding wheels. Rotating dressing rolls can be classified as either the forming or the generating type. In the forming dressing roll, the external design of the rotating dressing roll is shaped to conform to the working surface of the grinding wheel for dressing the entire profile of one side of the grinding wheel. A dressing roll of this type is more expensive than a generating type rotating dressing roll, and its use is limited to a single grinding wheel profile design. In addition, this type of dressing roll is susceptible to localized wear on the dressing surface.
Eine rotierende Abrichtwalze des erzeugenden Typs berührt die Schleifscheibe an einem einzigen Punkt und kann zur Erzeugung jeder gewünschten Gestaltung verwendet werden. Eine bekannte erzeugende Abrichtwalze beispielsweise ist mit ihrer Achse mit einer Arbeitsfläche an einer Seite (z. B. der Innenseite) der schalenförmigen Schleifscheibe ausgerichtet und wird zur Erzeugung des erforderlichen Profils in einer zur Arbeitsfläche parallel verlaufenden Richtung bewegt. Zum Abrichten der Arbeitsfläche an der anderen Seite (z. B. der Außenseite) der schalenförmigen Schleifscheibe wird die Abrichtwalze in eine neue Ausrichtung geschwenkt - wobei ihre Achse mit der anderen Arbeitsfläche ausgerichtet ist - und relativ zur Rotationsrichtung der Schleifscheibe in der entgegengesetzten Richtung rotiert. Auf dem Gebiet der Erfindung herrscht Einigkeit, daß im wesentlichen die gleiche relative Bewegung zwischen der Schneidfläche der Abrichtwalze und den Arbeitsflächen der Schleifscheibe zum Abrichten der inneren und der äußeren Arbeitsfläche zu einer im wesentlichen gleichen Schärfe erforderlich ist. Bei Verwendung der bekannten Abrichtwalze vom erzeugenden Typ wird diese Bedingung erfüllt, indem die Walze relativ zur Rotationsrichtung der Schleifscheibe in entgegengesetzten Richtungen rotiert, während die innere und äußere Arbeitsfläche der Schleifscheibe abgerichtet wird. Das Rotieren der Walze in einer Richtung und das gleichzeitige Abrichten einer der Arbeitsflächen bewirkt die Ausbildung eines Verschleißmusters auf der rotierenden Abrichtwalze durch die Schneidfläche, üblicherweise in Form gebundener Diamantkörner. Wird die Walze in die entgegengesetzte Richtung zum Abrichten der anderen Seite gedreht, bewirkt das anfängliche Verschleißmuster zumeist, daß das Schleifkorn von der Walze abbricht, wodurch die Lebensdauer der Walze verkürzt und die Gesamtqualität des Abrichtvorgangs beeinträchtigt wird. Bekannte Abrichtwalzen des erzeugenden Typs weisen auch zumeist einen raschen Verschleiß auf, da das meiste Abrichtmaterial der Schleifscheibe durch eine sehr eingeschränkte Berührungszone auf der Abrichtwalze abgetragen wird.A rotating generating type dressing roll contacts the grinding wheel at a single point and can be used to produce any desired configuration. For example, a known generating dressing roll has its axis aligned with a working surface on one side (e.g., the inside) of the bowl-shaped grinding wheel and is moved in a direction parallel to the working surface to produce the required profile. To dress the working surface on the other side (e.g., the outside) of the bowl-shaped grinding wheel, the dressing roll is pivoted to a new orientation - with its axis aligned with the other working surface. - and rotates in the opposite direction relative to the direction of rotation of the grinding wheel. It is understood in the art that substantially equal relative movement between the cutting surface of the dressing roll and the working surfaces of the grinding wheel is required to dress the inner and outer working surfaces to substantially equal sharpness. Using the known generating type dressing roll, this condition is met by rotating the roll in opposite directions relative to the direction of rotation of the grinding wheel while dressing the inner and outer working surfaces of the grinding wheel. Rotating the roll in one direction and simultaneously dressing one of the working surfaces causes the cutting surface to form a wear pattern on the rotating dressing roll, usually in the form of bonded diamond grains, by the cutting surface. If the roll is rotated in the opposite direction to dress the other side, the initial wear pattern tends to cause the abrasive grain to break off of the roll, thereby shortening the life of the roll and impairing the overall quality of the dressing operation. Known dressing rollers of the generating type also usually exhibit rapid wear, since most of the dressing material of the grinding wheel is removed through a very limited contact zone on the dressing roller.
Abrichtmechanismen zum Rotieren und Transportieren der bekannten Abrichtwalzen des erzeugenden Typs nach dem Stand der Technik sind hinsichtlich der Verwendung und der Erreichung der erforderlichen Genauigkeit überaus kompliziert bzw. schwer zu steuern. Die Mechanismen müssen beispielsweise die Achse der Abrichtwalze genau zwischen zwei Winkelausrichtungen zum getrennten Abrichten der Arbeitsflächen an gegenüberliegenden Seiten der schalenförmigen Schleifscheibe schwenken. Zum Abrichten der Endfläche der Schleifscheibe ist mitunter eine dritte Ausrichtung erforderlich. Die Abrichtmechanismen müssen der Abrichtwalze in einer zur Schleifscheibenachse im wesentlichen senkrechten Richtung einen erweiterten Bewegungsraum bieten. Dieser erweiterte Bewegungsraum ist erforderlich, um diametral entgegengesetzte Punkte am Umfang der Walze zu positionieren, die die innere und äußere Arbeitsfläche der Schleifscheibe abrichten.Dressing mechanisms for rotating and transporting the known prior art dressing rolls of the producing type are extremely complicated and difficult to control in terms of use and in achieving the required accuracy. For example, the mechanisms must precisely pivot the axis of the dressing roll between two angular orientations for separately dressing the working surfaces on opposite sides of the bowl-shaped grinding wheel. A third orientation may be required to dress the end face of the grinding wheel. The dressing mechanisms must provide an extended range of motion for the dressing roll in a direction substantially perpendicular to the grinding wheel axis. This extended range of motion is required to position diametrically opposed points on the circumference of the roll which dress the inner and outer working surfaces of the grinding wheel.
Weiters ist der bekannte erzeugende Typ der Abrichtwalze zum Abrichten "spreiztypartiger" schalenförmiger Schleifscheiben nicht geeignet. Bei der spreiztypartigen Schleifscheibe sind die innere und die äußere Arbeitsfläche so montiert, daß sie einander an getrennten konzentrischen ringförmigen Stützen gegenüberliegen. Es wäre aufgrund von gegenseitiger Störung zwischen der Walze und der der Arbeitsfläche auf der Schleifscheibe gegenüberliegenden abzurichtenden Schleifscheibe nicht möglich, jede der beiden Arbeitsflächen auf der Schleifscheibe mit der bekannten Walze des erzeugenden Typs abzurichten.Furthermore, the known generating type of dressing roll is not suitable for dressing "spreader type" cup-shaped grinding wheels. In the spreader type grinding wheel, the inner and outer working surfaces are mounted to face each other on separate concentric annular supports. It would not be possible to dress either working surface on the grinding wheel with the known generating type roll due to interference between the roll and the grinding wheel to be dressed opposite the working surface on the grinding wheel.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine rotierende Abrichtwalze des erzeugenden Typs und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abrichten einer im wesentlichen schalenförmigen Schleifscheibe für in Längsrichtung gekrümmte Zahnräder, die die Probleme des Standes der Technik minimieren oder lösen.The present invention relates to a rotary dressing roll of the generating type and a method and apparatus for dressing a substantially bowl-shaped grinding wheel for longitudinally curved gears, which minimize or solve the problems of the prior art.
In US-A-2839873 wird eine Abrichtwalze mit einer herkömmlichen schalenförmigen Gestalt dargestellt, die so wie die vorliegende Walze einen Basisabschnitt zum Montieren der rotierenden Abrichtwalze an einer drehbaren Antriebsspindel aufweist. Ein Arbeitsabschnitt ist am anderen Ende des Basisabschnitts vorgesehen, der eine konkave Außenfläche, eine konvexe Innenfläche und einen äußeren Schneidrandabschnitt aufweist, der die konkave Außenfläche mit der konvexen Innenfläche verbindet.US-A-2839873 shows a dressing roll of conventional cup-shaped configuration which, like the present roll, has a base portion for mounting the rotating dressing roll to a rotatable drive spindle. A working portion is provided at the other end of the base portion which has a concave outer surface, a convex inner surface and an outer cutting edge portion connecting the concave outer surface to the convex inner surface.
Die erfindungsgemäße Walze dient nur zum Abrichten einer bestimmten im wesentlichen schalenförmigen Scheibe. Ein äußerer Schneiderandabschnitt hat eine innere Schneidefläche und eine äußere Schneidefläche, wobei die genannte innere Schneidefläche einen wirksamen Krümmungsradius zum Berühren der Schleifscheibe an der Position der maximalen Arbeitstiefe der Schleifscheibe aufweist, der geringer ist als ein normaler Krümmungsradius der inneren Arbeitsfläche der Schleifscheibe an der Position der maximalen Arbeitstiefe, und wobei die genannte äußere Schneidefläche einen wirksamen Krümmungsradius zur Berührung mit der Schleifscheibe an der Position der maximalen Arbeitstiefe der Schleifscheibe aufweist, der größer ist als ein normaler Krümmungsradius der äußeren Arbeitsfläche der Schleifscheibe an der Position der maximalen Arbeitstiefe, wodurch die Walze zum Abrichten der inneren und der äußeren Arbeitsfläche der bestimmten Scheibe verwendet werden kann.The roller according to the invention serves only for dressing a specific substantially bowl-shaped wheel. An outer cutting edge portion has an inner cutting surface and an outer cutting surface, said inner cutting surface having an effective radius of curvature for contacting the grinding wheel at the position of the maximum working depth of the grinding wheel which is less than a normal radius of curvature of the inner working surface of the grinding wheel at the position of the maximum working depth, and said outer cutting surface having an effective radius of curvature for contacting the grinding wheel at the position of the maximum working depth of the grinding wheel which is greater than a normal radius of curvature of the outer working surface of the grinding wheel at the position of maximum working depth, which allows the roller to be used for dressing the inner and outer working surfaces of the particular wheel.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Abrichten einer im wesentlichen schalenförmigen Schleifscheibe für in Längsrichtung gekrümmte Zahnräder mit einer inneren und einer äußeren Arbeitsfläche vorgesehen. Das Abrichten der im wesentlichen schalenförmigen Schleifscheibe erfolgt durch Rotieren der rotierenden erzeugenden Abrichtwalze in der gleichen Richtung zum Abrichten der inneren wie auch der äußeren Arbeitsfläche der Schleifscheibe.In another aspect of the present invention, a method is provided for dressing a substantially bowl-shaped grinding wheel for longitudinally curved gears having an inner and an outer working surface. Dressing the substantially bowl-shaped grinding wheel is accomplished by rotating the rotating generating dressing roller in the same direction to dress both the inner and outer working surfaces of the grinding wheel.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Abrichtvorrichtung zum Abrichten einer im wesentlichen schalenförmigen Schleifscheibe vorgesehen, die eine rotierende erzeugende Abrichtwalze und Mittel zum Bewegen der rotierenden erzeugenden Abrichtwalze im Verhältnis zur im wesentlichen schalenförmigen Schleifscheibe aufweist. Die Anordnung der rotierenden erzeugenden Abrichtwalze ermöglicht das Abrichten von beiden Arbeitsflächen auf der Schleifscheibe durch Rotation der Abrichtwalze in einer einzigen Richtung.In another aspect of the present invention, a dressing apparatus for dressing a substantially bowl-shaped grinding wheel is provided, which comprises a rotating generating dressing roller and means for moving the rotating generating dressing roller relative to the substantially bowl-shaped grinding wheel. The arrangement of the rotating generating dressing roller enables the dressing of both working surfaces on the grinding wheel by rotating the dressing roller in a single direction.
Fig. 1 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung mit einer Schleifscheibe zur Erzeugung von in Längsrichtung gekrümmten Zahnrädern und einer Vorrichtung zum Abrichten der Schleifscheibe;Fig. 1 is a fragmentary perspective view of an apparatus including a grinding wheel for producing longitudinally curved gears and an apparatus for dressing the grinding wheel;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäß hergestellten rotierenden erzeugenden Abrichtwalze;Fig. 2 is a perspective view of a rotating generating dressing roll made according to the invention;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht der rotierenden erzeugenden Abrichtwalze von Fig. 2 entlang der Linien 3-3;Fig. 3 is a sectional view of the rotating generating dressing roll of Fig. 2 taken along lines 3-3;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Seitenansicht der rotierenden erzeugenden Abrichtwalze von Fig. 3, die die innere Arbeitsfläche der Schleifscheibe für gekrümmte Zahnräder berührt;Fig. 4 is an enlarged side view of the rotating generating dressing roll of Fig. 3 showing the inner working surface of the grinding wheel for curved gears;
Fig. 5 ist eine vergrößerte Seitenansicht der rotierenden Abrichtwalze von Fig. 3, die die äußere Arbeitsfläche der Schleifscheibe für gekrümmte Zahnräder berührt;Fig. 5 is an enlarged side view of the rotating dressing roll of Fig. 3 contacting the outer working surface of the curved gear grinding wheel;
Fig. 6a und b sind vergrößerte fragmentarische Schnittansichten der Fig. 4 und 5, die die äußere periphere Schneidefläche der Abrichtwalze bei ihrer Berührung der Schleifscheibe darstellt;Fig. 6a and b are enlarged fragmentary sectional views of Figs. 4 and 5, illustrating the outer peripheral cutting surface of the dressing roll as it contacts the grinding wheel;
Fig. 7 ist eine diagrammartige Darstellung der geometrischen Eigenschaften einer erfindungsgemäß hergestellten Abrichtwalze bei ihrer Berührung der Innenfläche der Schleifscheibe entlang einer durch die Rotationsachse der rotierenden Schleifscheibe und der rotierenden Abrichtwalze verlaufenden Ebene;Fig. 7 is a diagrammatic representation of the geometric characteristics of a dressing roll made according to the invention as it contacts the inner surface of the grinding wheel along a plane passing through the axis of rotation of the rotating grinding wheel and the rotating dressing roll;
Fig. 8 ist eine diagrammartige Darstellung der geometrischen Eigenschaften einer erfindungsgemäß hergestellten Abrichtwalze bei ihrer Berührung der Außenfläche der Schleifscheibe entlang einer durch die Rotationsachse der rotierenden Schleifscheibe und der rotierenden Abrichtwalze verlaufenden Ebene;Fig. 8 is a diagrammatic representation of the geometric characteristics of a dressing roll made according to the invention as it contacts the outer surface of the grinding wheel along a plane passing through the axis of rotation of the rotating grinding wheel and the rotating dressing roll;
Fig. 9 ist eine vergrößerte Seitenansicht der rotierenden Abrichtwalze von Fig. 3, die eine spreiztypartige Schleifscheibe berührt;Fig. 9 is an enlarged side view of the rotating dressing roll of Fig. 3 contacting a spread-type grinding wheel;
Fig. 10 ist eine Seitenansicht einer modifizierten Ausführungsform einer erfindungsgemäß hergestellten Abrichtwalze;Fig. 10 is a side view of a modified embodiment of a dressing roll made according to the invention;
Fig. 11 ist eine Seitenansicht einer weiteren modifizierten Ausführungsform einer erfindungsgemäß hergestellten Abrichtwalze.Fig. 11 is a side view of another modified embodiment of a dressing roll made according to the invention.
Fig. 12 ist eine weitere modifizierte Ausführungsform einer erfindungsgemäß hergestellten Abrichtwalze.Fig. 12 is another modified embodiment of a dressing roller manufactured according to the invention.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 10 zur Herstellung von in Längsrichtung gekrümmten Zahnrädern dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfaßt eine Trägersäule 12, die ein Spindelgehäuse 14 stützt, in dem eine im wesentlichen schalenförmige Schleifscheibe 50 montiert ist. Die Vorrichtung 10 ist mit einem nicht gezeigten geeigneten Antriebsmittel zum Rotieren der Schleifscheibe 50 um ihre Achse versehen. Dieses bestimmte Mittel zum Rotieren der Scheibe 50 und zum Bewegen des Spindelgehäuses 14 kann jede herkömmliche, derzeit in diesem Bereich verwendete Konstruktion aufweisen. Eine um die Schleifscheibenachse schwenkbare Abrichtvorrichtung 15 ist durch ein Paar Befestigungsträger 18 in der Führungsbahn 17 an der Trägersäule 12 montiert. An den Trägern 18 ist ein Trägerrahmen 24 befestigt, der ein Paar Führungsstangen 22 und eine daran befestigte drehbare Kugelumlaufantriebsspindel 26 aufweist. Am Rahmen 24 ist ein Kugelumlaufspindelantriebsmotor 28 montiert, der mit einem Getriebe 30 in Eingriff steht, das die Kugelumlaufantriebsspindel 26 dreht. Ein Stützträger 20 ist gleitend an den Führungsstangen 22 montiert und gleitet durch eine nicht gezeigte am Träger 20 befestigte und mit der Kugelumlaufantriebsspindel 26 in Gewindeeingriff stehende Antriebsmutter entlang der Führungsstangen 22. Am Stützträger 20 ist ein "Y"-Achsenantriebsmotor 21 montiert, der den Schieber 23 in der durch den mit "Y" gekennzeichneten Pfeilrichtung entlang der Y-Achse bewegt. An der Spitze des Schiebers 23 ist ein "X"-Achsenantriebsmotor 25 montiert, der den Schieber 27, wie durch den mit "X" gekennzeichneten Pfeil dargestellt wird, in der X-Achsenrichtung bewegt. Eine Befestigungsplatte 29 ist fest an der Spitze des Schiebers 27 befestigt. Ein Abrichtmotor 38 ist an der Platte 29 montiert und weist eine drehbar montierte Abrichtwalze 40 auf. Ein Blasbalg 31 ist um die Führungsstangen 22 angebracht, um sie vor Staub und grobkörnigem Sand in der Umgebung zu schützen.Referring to Fig. 1, there is shown a fragmentary perspective View of an apparatus 10 for producing longitudinally curved gears is shown. The apparatus 10 comprises a support column 12 which supports a spindle housing 14 in which a substantially bowl-shaped grinding wheel 50 is mounted. The apparatus 10 is provided with suitable drive means, not shown, for rotating the grinding wheel 50 about its axis. This particular means for rotating the wheel 50 and moving the spindle housing 14 may be of any conventional design currently used in the art. A dressing device 15 pivotable about the grinding wheel axis is mounted on the support column 12 by a pair of mounting brackets 18 in the guideway 17. Attached to the brackets 18 is a support frame 24 which has a pair of guide rods 22 and a rotatable ball screw drive spindle 26 attached thereto. A ball screw drive motor 28 is mounted on the frame 24 and is engaged with a gear 30 which rotates the ball screw drive screw 26. A support bracket 20 is slidably mounted on the guide rods 22 and slides along the guide rods 22 through a drive nut (not shown) attached to the bracket 20 and threadedly engaged with the ball screw drive screw 26. A "Y" axis drive motor 21 is mounted on the support bracket 20 and moves the slider 23 in the direction along the Y axis indicated by the arrow "Y". An "X" axis drive motor 25 is mounted on the tip of the slider 23 and moves the slider 27 in the X axis direction as indicated by the arrow "X". A mounting plate 29 is fixedly attached to the tip of the slider 27. A dressing motor 38 is mounted on the plate 29 and has a rotatably mounted dressing roller 40. A bellows 31 is mounted around the guide rods 22 to protect them from dust and coarse sand in the environment.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung befindet sich in der vollständig eingefahrenen Position. Wenn die Schleifscheibe 50 abgerichtet werden soll, wird der Motor 28 aktiviert, um die Kugelumlaufspindel 26 in die geeignete Richtung zu drehen, um den den Y-Achsen- und den X-Achsenantriebsmotor abstützenden Stützträger 20 zur Schleifscheibe 50 zu bewegen. Der Motor 28 wird verwendet, um die ungefähre Position der Abrichtwalze für den Abrichtvorgang zu erreichen. Der X-Achsen- und der Y-Achsenantriebsmotor 21, 25 werden solcherart betrieben, daß die Abrichtwalze 40 in die geeignete Bahn zum Abrichten der Schleifscheibe 50 bewegt wird. Typischerweise wird der Betrieb der Antriebsmotoren 21, 25 durch einen Mikroprozessor oder eine andere herkömmliche Steuereinrichtung nach dem Stand der Technik gesteuert. Durch eine entsprechende Steuerung des Betriebs der Motoren 21, 25 kann durch Abrichten der Walze 40 jede beliebige Anordnung erzeugt werden. In dieser dargestellten Ausführungsform ist das Mittel zum Bestimmen der Positionen der Schieber 23, 27 nicht dargestellt, da dieses jede derzeit verwendete herkömmliche Form aufweisen kann - Fachleuten auf dem Gebiet ist dies wohlbekannt.The device shown in Fig. 1 is in the fully retracted position. When the grinding wheel 50 is to be dressed, the motor 28 is activated to rotate the ball screw 26 in the appropriate direction to move the support bracket 20 supporting the Y-axis and X-axis drive motors to the grinding wheel 50. The motor 28 is used to achieve the approximate position of the dressing roll for the dressing operation. The X-axis and the Y-axis drive motor 21, 25 are operated to move the dressing roll 40 into the appropriate path for dressing the grinding wheel 50. Typically, the operation of the drive motors 21, 25 is controlled by a microprocessor or other conventional control device known in the art. By appropriately controlling the operation of the motors 21, 25, any desired arrangement can be produced by dressing the roll 40. In this illustrated embodiment, the means for determining the positions of the slides 23, 27 is not shown, as this may be of any conventional form currently in use - this is well known to those skilled in the art.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 umfaßt die rotierende Abrichtwalze 40 einen Basisabschnitt 42, der in herkömmlicher Weise an die nicht dargestellte rotierbare Antriebsspindel auf dem Abrichtmotor 38 montiert ist. In dieser dargestellten Ausführungsform ist die Abrichtwalze 40 mit einer axial, sich zentral befindlichen Öffnung 41 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Haltebolzens versehen, der an der Antriebsspindel des Abrichtmotors 38 befestigt ist. Die rotierende Abrichtwalze 40 hat einen Arbeitsabschnitt 44, der sich am anderen Ende des Basisabschnittes 42 befindet. In dieser dargestellten Ausführungsform ist die Walze 40 mit einem eingehalsten Abschnitt 43 versehen, der den Basisabschnitt 42 und den Arbeitsabschnitt 44 verbindet, um während des Abrichtvorganges zwischen der Walze 40 und der Schleifscheibe 50 einen Freiraum zu schaffen. Die rotierende Abrichtwalze 40 ist um eine zentrale Achse XD rotierbar. Der Arbeitsabschnitt 44 umfaßt einer konkave Außenfläche 45, eine konvexe Innenfläche 46 und einen verbindenden Außenrandschneideabschnitt 47. Der Außenrandschneideabschnitt 47 umfaßt eine relativ dünne Schicht aus grobem Diamantstaub oder einem anderen zum Abrichten von Schleifscheiben herkömmlicherweise verwendeten Schleifmaterial. Der äußere Schneiderandabschnitt 47 hat eine innere Schneidfläche 48 und eine äußere Schneidfläche 49.Referring to Figures 2 and 3, the rotary dressing roller 40 includes a base portion 42 which is mounted in a conventional manner to the rotary drive spindle (not shown) on the dressing motor 38. In this illustrated embodiment, the dressing roller 40 is provided with an axially centrally located opening 41 for receiving a retaining bolt (not shown) which is secured to the drive spindle of the dressing motor 38. The rotary dressing roller 40 has a working portion 44 located at the other end of the base portion 42. In this illustrated embodiment, the roller 40 is provided with a necked portion 43 which connects the base portion 42 and the working portion 44 to provide clearance between the roller 40 and the grinding wheel 50 during the dressing operation. The rotating dressing roller 40 is rotatable about a central axis XD. The working section 44 includes a concave outer surface 45, a convex inner surface 46 and a connecting outer edge cutting section 47. The outer edge cutting section 47 includes a relatively thin layer of coarse diamond dust or other abrasive material conventionally used for dressing grinding wheels. The outer edge cutting section 47 has an inner cutting surface 48 and an outer cutting surface 49.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist eine Schnittansicht der rotierenden Abrichtwalze 40 in der Position ihrer ersten Berührung mit der inneren Arbeitsfläche 52 der Schleifscheibe 50 dargestellt. Die Achse XD der Walze 40 ist in einem Winkel β zu einer Ebene 51 positioniert, die senkrecht zur Rotationsachse XW der Schleifscheibe 50 ist (siehe Fig. 7).Referring to Fig. 4, there is shown a sectional view of the rotating dressing roller 40 in the position of its first contact with the inner working surface 52 of the grinding wheel 50. The axis XD of the Roller 40 is positioned at an angle β to a plane 51 which is perpendicular to the axis of rotation XW of the grinding wheel 50 (see Fig. 7).
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist die rotierende Abrichtwalze 40 bei ihrer anfänglichen Berührung der äußeren Arbeitsfläche 54 der Schleifscheibe 50 dargestellt. Die rotierende Abrichtwalze 40 befindet sich in einem Winkel β zu einer Ebene, die zur Achse XW der Schleifscheibe 50 senkrecht ist (siehe Fig. 8).Referring to Fig. 5, the rotating dressing roll 40 is shown as it initially contacts the outer working surface 54 of the grinding wheel 50. The rotating dressing roll 40 is at an angle β to a plane perpendicular to the axis XW of the grinding wheel 50 (see Fig. 8).
Unter Bezugnahme auf Fig. 6a ist eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht des äußeren Schneiderandabschnitts 47 von Fig. 4 nach seiner anfänglichen Berührung der inneren Arbeitsfläche 52 an ihrer Arbeitstiefe dargestellt. Der äußere Schneiderandabschnitt 47 hat eine im wesentlichen kreisförmige äußere Konfiguration mit einem Radius R, der eine Drehfläche für das Abrichten der Schleifscheibe 50 darstellt. In dieser dargestellten Ausführungsform ist der Radius R etwa 0.254 cm (0,1 Zoll), doch er kann jeden beliebigen Wert aufweisen und ist nur durch die für die Walze 40 erforderliche strukturelle Integrität beschränkt. Der äußere Randabschnitt 47 folgt vorzugsweise dieser kreisförmigen Kontur, zumindest bis zum Berührungsnormalpunkt CN. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist der Berührungsnormalpunkt CN jener Punkt, worin die Tangente der Oberfläche der Abrichtwalze und die Tangente der Oberfläche der Schleifscheibe 50 zusammenfallen. Die innere Schneidfläche 48 des Randabschnitts 47 erstreckt sich zumindest bis zu Punkt 58, vor dem die rotierende Abrichtwalze 40 nach ihrer Annäherung an die Schleifscheibe 50 zum ersten Mal die Schleifscheibe 50 berührt.Referring to Fig. 6a, an enlarged fragmentary sectional view of the outer cutting edge portion 47 of Fig. 4 is shown after it initially contacts the inner working surface 52 at its working depth. The outer cutting edge portion 47 has a substantially circular outer configuration with a radius R which provides a surface of revolution for dressing the grinding wheel 50. In this illustrated embodiment, the radius R is about 0.254 cm (0.1 inch), but it can be any value and is limited only by the structural integrity required of the roll 40. The outer edge portion 47 preferably follows this circular contour at least up to the contact normal point CN. For purposes of the present invention, the contact normal point CN is the point where the tangent to the surface of the dressing roll and the tangent to the surface of the grinding wheel 50 coincide. The inner cutting surface 48 of the edge section 47 extends at least to point 58, before which the rotating dressing roller 40, after approaching the grinding wheel 50, touches the grinding wheel 50 for the first time.
Wenn die rotierende Abrichtwalze zum ersten Mal mit der Schleifscheibe 50 in Kontakt gebracht wird, befindet sich die rotierende Abrichtwalze 40 in einer solchen Position, daß der Berührungspunkt der Walze 40 mit der Schleifscheibe 50 an einem Punkt oberhalb von A liegt (siehe Fig. 6a). Punkt A ist als Punkt der maximalen Arbeitstiefe der inneren Arbeitsfläche 52 der Schleifscheibe 50 definiert. Daher berührt die Walze 40 die Schleifscheibe 50 zuerst an einem Punkt, der zur Herstellung von in Längsrichtung gekrümmten Zahnrädern nicht verwendet wird. Nach Einbringen der Walze 40 in ihre Arbeitstiefe wird sie, wie durch den Pfeil 55 dargestellt, zur Spitze der Schleifscheibe 50 nach außen bewegt, wobei die innere Arbeitsfläche während dieser Bewegung abgerichtet wird. Die strichlierte Linie 57 stellt die Form der inneren Arbeitsfläche 52 nach dem Abrichtvorgang dar. Nach der Annäherung der rotierenden Abrichtwalze 40 an die innere Arbeitsfläche 52 tritt die Anfangsberührung der inneren Arbeitsfläche 48 mit der inneren Arbeitsfläche, wie durch einen mit strichlierten Linien gekennzeichneten Kreis dargestellt, in einem Bereich Z vor dem Berührungsnormalpunkt CN ein. Der Bereich Z nimmt den Großteil der Anfangsberührung mit der Schleifscheibe 50 auf, wodurch der größte Verschleiß vor dem Berührungsnormalpunkt CN eintritt, der der Schleifscheibe 50 die Endkonfiguration verleiht. Der Bereich Z sorgt nicht nur für das Entfernen eines beträchtlichen Teiles des Schleifmaterials auf der Schleifscheibe 50, das schließlich durch die Abrichtwalze 40 entfernt wird, sondern trägt auch dazu bei, den groben Diamantstaub in der Nähe des Berührungsnormalpunktes CN zu bewahren. Die innere Schneidfläche 48 im Bereich Z neigt dazu, sich in einem vom Berührungsnormalpunkt erstreckenden Winkel zurück in die Walze abzunützen und ist ein Maß für die Zustelltiefe der Abrichtwalze 40. Man beachte, daß beim Bewegen der Abrichtwalze 40 in die zum Pfeil 55 entgegengesetzte Richtung entlang des Arbeitsprofils der Schleifscheibe 50 der kreisförmige Abschnitt des äußeren Schneiderandes 47 als erstes die Schleifscheibe 50 berührt, wobei er die meiste durch eine solche Berührung bestehende Abnützung erfahren würde. Dies würde zu einer erhöhten Abnützung am Berührungsnormalpunkt CN und zu Ungenauigkeiten im abgerichteten Profil der Schleifscheibe 50 führen. Die innere Schneidfläche 48 nimmt die Form der darunterliegenden konvexen Innenfläche 46 des Arbeitsabschnitts der Abrichtwalze 40 an. Die konvexe Innenfläche 46 der Walze ist so konfiguriert, daß ein Freiwinkel αi mit der inneren Arbeitsfläche 52 der Schleifscheibe 50 von zumindest etwa 20, vorzugsweise zwischen 20 bis 60, entsteht.When the rotating dressing roller 40 is first brought into contact with the grinding wheel 50, the rotating dressing roller 40 is in such a position that the point of contact of the roller 40 with the grinding wheel 50 is at a point above A (see Fig. 6a). Point A is defined as the point of maximum working depth of the inner working surface 52 of the grinding wheel 50. Therefore, the roller 40 first contacts the grinding wheel 50 at a point which is not used for producing longitudinally curved gears. After the roller 40 is brought into its working depth, it is, as shown by arrow 55, is moved outwardly toward the tip of the grinding wheel 50, dressing the inner working surface during this movement. The dashed line 57 represents the shape of the inner working surface 52 after the dressing operation. After the rotating dressing roller 40 approaches the inner working surface 52, the initial contact of the inner working surface 48 with the inner working surface, as shown by a dashed line circle, occurs in a region Z in front of the contact normal point CN. The region Z receives the majority of the initial contact with the grinding wheel 50, causing the greatest wear to occur in front of the contact normal point CN which gives the grinding wheel 50 its final configuration. The region Z not only provides for the removal of a significant portion of the abrasive material on the grinding wheel 50 which is ultimately removed by the dressing roller 40, but also helps to retain the coarse diamond dust in the vicinity of the contact normal point CN. The inner cutting surface 48 in region Z tends to wear back into the roll at an angle extending from the contact normal point and is a measure of the depth of cut of the dressing roll 40. Note that when the dressing roll 40 is moved in the direction opposite to arrow 55 along the working profile of the grinding wheel 50, the circular portion of the outer cutting edge 47 would be the first to contact the grinding wheel 50 and would experience most of the wear from such contact. This would result in increased wear at the contact normal point CN and inaccuracies in the dressed profile of the grinding wheel 50. The inner cutting surface 48 takes the shape of the underlying convex inner surface 46 of the working portion of the dressing roll 40. The convex inner surface 46 of the roller is configured to form a clearance angle αi with the inner working surface 52 of the grinding wheel 50 of at least about 20, preferably between 20 and 60.
Fig. 6b zeigt die Berührung des äußeren Schneiderandabschnitts 47 mit der äußeren Arbeitsfläche 54 der Schleifscheibe 50. Die äußere Schneidefläche 49 des Randabschnitts 47 ist in der gleichen Weise wie die konvexe Innenfläche 48 konfiguriert. Die äußere Schneidefläche 49 erstreckt sich zu einem Punkt 58 vor der Walze 40, worin die Walze zuerst die Schleifscheibe 50 berührt. Der Randabschnitt 47 folgt einer kreisförmigen Kontur mit einem Radius R zumindest bis zum Berührungsnormalpunkt CN weiter. Der vorhergehende Abschnitt des Bereichs Z der Schneidfläche 49 funktioniert in der gleichen Weise wie der Bereich Z auf der inneren Schneidfläche 48. Die äußere Schneidfläche 49 nimmt die Form der darunterliegenden konkaven Außenfläche 45 an. Es besteht ein Freiwinkel αo zwischen der konkaven Außenfläche 45 der Abrichtwalze 40 und der äußeren Arbeitsfläche 54 der Schleifscheibe 50, um jede wesentliche Berührung zwischen ihnen zu vermeiden. Vorzugsweise beträgt der Freiwinkel αo zumindest 20, im allgemeinen zwischen 20 und 60.Fig. 6b shows the contact of the outer cutting edge portion 47 with the outer working surface 54 of the grinding wheel 50. The outer cutting surface 49 of the edge portion 47 is configured in the same manner as the convex inner surface 48. The outer cutting surface 49 extends to a point 58 in front of the roller 40, wherein the roller first contacts the grinding wheel 50. The edge portion 47 continues to follow a circular contour of radius R at least as far as the contact normal point CN. The preceding portion of region Z of the cutting surface 49 functions in the same manner as region Z on the inner cutting surface 48. The outer cutting surface 49 takes the shape of the underlying concave outer surface 45. There is a clearance angle αo between the concave outer surface 45 of the dressing roll 40 and the outer working surface 54 of the grinding wheel 50 to avoid any substantial contact between them. Preferably, the clearance angle αo is at least 20, generally between 20 and 60.
Fig. 7 ist eine diagrammartige Darstellung der rotierenden Abrichtwalze 40 bei ihrer Berührung mit der Innenfläche 52 der Schleifscheibe 50 an Punkt A. Die Schleifscheibe 50 hat eine Rotationsachse XW, um die sich die innere Arbeitsfläche 52 dreht. Φi stellt die Neigung der äußeren Arbeitsfläche 52 in Bezug auf eine zur Rotationsachse XW der Schleifscheibe 50 parallelen Linie dar. Φo repräsentiert den Neigungswinkel der äußeren Arbeitsfläche 54 in Bezug auf eine zur Rotationsachse XW der Schleifscheibe 50 parallele Linie. Von Punkt A auf der Schleifscheibe 50 ausgehend ist ein normaler Krümmungsradius der inneren Arbeitsfläche 52, der als Rwi bezeichnet wird. Rwi wird als Länge einer Linie von Punkt A definiert, die normal auf die innere Arbeitsfläche 52 bis zu dem Punkt gezeichnet ist, wo sie die Achse XW der Schleifscheibe 50 kreuzt. Pi ist der Effektivwert des Krümmungsradius der inneren Schneidefläche der rotierenden Abrichtwalze 40 und wird als Länge einer Linie von Punkt A definiert, die normal auf den Berührungspunkt bis zu dem Punkt gezeichnet ist, an dem sie die Achse XD der rotierenden Abrichtwalze 40 berührt. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, besitzt auch die äußere Arbeitsfläche 54 der Schleifscheibe 50 einen normalen Krümmungsradius Rwo an Punkt B, wobei Punkt B die maximale Arbeitstiefe der äußeren Arbeitsfläche 54 ist. Die rotierende Abrichtwalze 40 hat einen effektiven Krümmungsradius Po, der entlang der Normallinie von Punkt B zur Achse XD auf der Walze definiert ist.Fig. 7 is a diagrammatic representation of the rotating dressing roll 40 as it contacts the inner surface 52 of the grinding wheel 50 at point A. The grinding wheel 50 has an axis of rotation XW about which the inner working surface 52 rotates. Φi represents the inclination of the outer working surface 52 with respect to a line parallel to the axis of rotation XW of the grinding wheel 50. Φo represents the angle of inclination of the outer working surface 54 with respect to a line parallel to the axis of rotation XW of the grinding wheel 50. Starting from point A on the grinding wheel 50 is a normal radius of curvature of the inner working surface 52, referred to as Rwi. Rwi is defined as the length of a line from point A drawn normal to the inner working surface 52 to the point where it crosses the axis XW of the grinding wheel 50. Pi is the effective value of the radius of curvature of the inner cutting surface of the rotating dressing roller 40 and is defined as the length of a line from point A drawn normal to the point of contact to the point where it touches the axis XD of the rotating dressing roller 40. As can be seen from Fig. 8, the outer working surface 54 of the grinding wheel 50 also has a normal radius of curvature Rwo at point B, where point B is the maximum working depth of the outer working surface 54. The rotating dressing roller 40 has an effective radius of curvature Po defined along the normal line from point B to the axis XD on the roller.
Man beachte, daß zur Erreichung einer Berührung an Punkt A ohne gegenseitige Störung zwischen der Abrichtwalze 40 und der Schleifscheibe 50 der effektive Krümmungsradius Pi der Abrichtwalze geringer sein muß als der normale Krümmungsradius Rwi der Innenfläche 52 der Schleifscheibe 50. Um hingegen ohne gegenseitige Störung Berührung an Punkt B zu bewirken, muß der effektive Krümmungsradius Po der Abrichtwalze größer als der normale Krümmungsradius Rwo der Außenfläche 54 der Schleifscheibe 50 sein. Um der Walze 40 eine optimale Form zu verleihen, bei der das größtmögliche Maß an Schneidfläche an der Innenfläche vorgesehen ist, während man zur gleichen Zeit eine Walze 40 vorsieht, die in eine im wesentlichen schalenförmige Schleifscheibe 50 paßt, ist die Abrichtwalze 40 so konstruiert, daß der effektive Krümmungsradius Pi am Punkt A gleich ist einer Konstante K mal dem normalen Krümmungsradius (Pi = K·Rwi). Pi ist im allgemeinen nicht größer als etwa 80% des normalen Krümmungsradius Rwi an der inneren Arbeitsfläche 52 (Pi≤0,8 Rwi). Der effektive Krümmungsradius Po der äußeren Arbeitsfläche 54 der rotierenden Abrichtscheibe 40 am Punkt B ist vorzugsweise größer als oder gleich 1,25 mal dem normalen Krümmungsradius (Po≥1,25 Rwo).Note that to achieve contact at point A without mutual interference between the dressing roller 40 and the grinding wheel 50, the effective radius of curvature Pi of the dressing roll must be less than the normal radius of curvature Rwi of the inner surface 52 of the grinding wheel 50. Conversely, in order to effect contact at point B without mutual interference, the effective radius of curvature Po of the dressing roll must be greater than the normal radius of curvature Rwo of the outer surface 54 of the grinding wheel 50. In order to give the roll 40 an optimum shape which provides the greatest possible amount of cutting surface on the inner surface while at the same time providing a roll 40 which fits within a substantially bowl-shaped grinding wheel 50, the dressing roll 40 is designed such that the effective radius of curvature Pi at point A is equal to a constant K times the normal radius of curvature (Pi = K Rwi). Pi is generally no greater than about 80% of the normal radius of curvature Rwi at the inner working surface 52 (Pi≤0.8 Rwi). The effective radius of curvature Po of the outer working surface 54 of the rotating dressing wheel 40 at point B is preferably greater than or equal to 1.25 times the normal radius of curvature (Po≥1.25 Rwo).
Die Regulierung des effektiven Krümmungsradius Pi kann durch Änderung des Durchmessers Dx der Abrichtwalze 40 oder durch Änderung des Neigungswinkels β der Achse XD im Verhältnis zu einer auf die Achse XD der Schleifscheibe 50 senkrechten Linie erfolgen. Eine Verringerung des Durchmessers Dx oder eine Vergrößerung des Neigungswinkels β beispielsweise führt zu einer Abnahme des effektiven Krümmungsradius Pi. Es ist jedoch vorzuziehen, daß der Durchmesser Dx so groß wie möglich ist, damit der Berührungspunkt zwischen der Abrichtwalze 40 und der Schleifscheibe 50 von möglichst vielen am gleichen Radius um den Umfang (d. h. die Drehfläche) der Abrichtwalze 40 angebrachten Diamantschleifkörnern abgerichtet werden kann. Es ist demnach ebenfalls vorzuziehen, die Abrichtwalze 40 in einem möglichst großen Winkel β auszurichten, damit die größte Abrichtwalze 40 mit einem Durchmesser Dx verwendet werden kann. Die Größe der zulässigen Neigung des Winkels ß kann jedoch durch geometrische Zwänge in Zusammenhang mit dem Abrichten der äußeren Arbeitsfläche der Schleifscheibe 50 eingeschränkt sein.The effective radius of curvature Pi can be adjusted by changing the diameter Dx of the dressing roller 40 or by changing the angle of inclination β of the axis XD with respect to a line perpendicular to the axis XD of the grinding wheel 50. For example, a reduction in the diameter Dx or an increase in the angle of inclination β will result in a decrease in the effective radius of curvature Pi. However, it is preferable that the diameter Dx is as large as possible so that the point of contact between the dressing roller 40 and the grinding wheel 50 can be dressed by as many diamond abrasive grains as possible arranged at the same radius around the circumference (i.e. the rotating surface) of the dressing roller 40. It is therefore also preferable to align the dressing roller 40 at as large an angle β as possible so that the largest dressing roller 40 with a diameter Dx can be used. However, the size of the permissible inclination of the angle ß may be limited by geometric constraints related to the dressing of the outer working surface of the grinding wheel 50.
Fig. 8 stellt die geometrischen Beziehungen zur Bestimmung des Durchmessers und der Ausrichtung der Abrichtwalze 40 im Verhältnis zu Punkt B der äußeren Arbeitsfläche 54 der Schleifscheibe 50 dar. Zur Erreichung einer Berührung an Punkt B muß der effektive Krümmungsradius Po der Walze 40 größer als der normale Krümmungsradius Rwo der äußeren Arbeitsfläche 54 der Schleifscheibe 50 an Punkt B sein. Bei Vergrößerung des Winkels β nimmt der effektive Krümmungsradius Po ab, und die Differenz zwischen den Krümmungsradien Po und Rwo nimmt ebenfalls ab. Obwohl demnach eine Zunahme des Winkels ß die gewünschte Vergrößerung des Walzendurchmessers Dx für das Abrichten der inneren Arbeitsfläche 52 bewirkt, können beträchtliche Veränderungen des Winkels β zu einer unerwünschten Abnahme des effektiven Krümmungsradius Po und zu gegenseitigen Störungen zwischen der Abrichtwalze und der äußeren Arbeitsfläche 54 auf der Schleifscheibe 50 führen. Es ist vorzuziehen, daß die Walze 40 gemäß des folgenden Verhältnisses gefertigt wird:Fig. 8 shows the geometric relationships for determining the diameter and orientation of the dressing roll 40 relative to point B of the outer working surface 54 of the grinding wheel 50. To achieve contact at point B, the effective radius of curvature Po of the roll 40 must be greater than the normal radius of curvature Rwo of the outer working surface 54 of the grinding wheel 50 at point B. As the angle β increases, the effective radius of curvature Po decreases and the difference between the radii of curvature Po and Rwo also decreases. Thus, although an increase in the angle β will produce the desired increase in the roll diameter Dx for dressing the inner working surface 52, significant changes in the angle β can result in an undesirable decrease in the effective radius of curvature Po and in mutual interference between the dressing roll and the outer working surface 54 on the grinding wheel 50. It is preferable that the roll 40 be manufactured according to the following relationship:
Po-Rwo≥Rwi-PiPo-Rwo≥Rwi-Pi
worin:wherein:
Po = der effektive Krümmungsradius der äußeren Schneidefläche der genannten Abrichtwalze an der maximalen Arbeitstiefe der Schleifscheibe.Po = the effective radius of curvature of the outer cutting surface of the mentioned dressing roller at the maximum working depth of the grinding wheel.
Pi = der effektive Krümmungsradius der inneren Schneidefläche der genannten Abrichtwalze an der maximalen Arbeitstiefe der Schleifscheibe.Pi = the effective radius of curvature of the inner cutting surface of the mentioned dressing roller at the maximum working depth of the grinding wheel.
Rwo = der normale Krümmungsradius der äußeren Arbeitsfläche der Schleifscheibe am Berührungspunkt mit der Abrichtwalze an der maximalen Arbeitstiefe.Rwo = the normal radius of curvature of the outer working surface of the grinding wheel at the point of contact with the dressing roller at the maximum working depth.
Rwi = der normale Krümmungsradius der inneren Arbeitsfläche der Schleifscheibe am Berührungspunkt mit der Abrichtwalze am der maximalen Arbeitstiefe.Rwi = the normal radius of curvature of the inner working surface of the grinding wheel at the point of contact with the dressing roller at the maximum working depth.
In bevorzugten Ausführungsformen besitzt Winkel ß für das Abrichten beider Seiten der Schleifscheibe 50 einen fixen Wert und folgt vorzugsweise dem Verhältnis:In preferred embodiments, angle ß for dressing both sides of the grinding wheel 50 has a fixed value and preferably follows the relationship:
β = Φo-Φi/2β = Φo-Φi/2
worin:wherein:
Φo (Druckwinkel) der Neigungswinkel der äußeren Arbeitsfläche 54 der Schleifscheibe 50 und Φi (Druckwinkel) der Neigungswinkel der inneren Arbeitsfläche der Schleifscheibe 50 ist.Φo (pressure angle) is the inclination angle of the outer working surface 54 of the grinding wheel 50 and Φi (pressure angle) is the inclination angle of the inner working surface of the grinding wheel 50.
Obwohl es aus wirtschaftlichen Gründen vorzuziehen ist, daß der Durchmesser der Abrichtwalze 12,7 cm (5 Zoll) nicht übersteigt, ist es ansonsten vorzuziehen, daß der Durchmesser folgendem Verhältnis entspricht:Although it is preferable for economic reasons that the diameter of the dressing roll does not exceed 12.7 cm (5 inches), it is otherwise preferable that the diameter corresponds to the following ratio:
Dx≥2 Rwa·TAN (Φi)Dx≥2 Rwa·TAN (Φi)
worin:wherein:
Rwa der Radius der Schleifscheibe 50 an Punkt A der inneren Arbeitsfläche 52 (siehe Fig. 7) und TAN ( i) die Tangensfunktion des Druckwinkels der inneren Arbeitsfläche 52 an Punkt A ist.Rwa is the radius of the grinding wheel 50 at point A of the inner working surface 52 (see Fig. 7) and TAN ( i) is the tangent function of the pressure angle of the inner working surface 52 at point A.
Eine erfindungsgemäß hergestellte rotierende Abrichtwalze weist eine solche Konfiguration auf, daß der äußere Schneiderand 47 sowohl zum Schneiden der inneren Arbeitsfläche 52 wie auch der äußeren Arbeitsfläche 54 verwendet werden kann. Man beachte, daß die spezifische Querschnittkonfiguration der Walze 40 stark variieren kann und von der Ausrichtung der Walze 40 mit der Schleifscheibe 50 während des Abrichtvorgangs für die innere Arbeitsfläche 52 wie auch für die äußere Arbeitsfläche 54 abhängig ist. Die konkave Außenfläche 45 ist in die Walze 40 eingelassen, um ein Abrichten der äußeren Arbeitsfläche 54 zu ermöglichen. Die konvexe Innenfläche 46 der Walze 40 ist ebenfalls so geformt, daß sie den Abrichtvorgang der inneren Arbeitsfläche 52 der Scheibe 50 nicht beeinträchtigt und ein Abrichten der erzeugenden Art ermöglicht. Die konkave Außenfläche weist demnach, wie im Schnitt dargestellt wird, eine konkave Konfiguration auf; die konvexe Innenfläche 46 hat, wie im Schnitt dargestellt, eine konvexe Oberfläche. Ein Beispiel einer konkaven Oberfläche für die erfindungsgemäßen Zwecke wäre die Innenfläche eines Kegels oder einer Kugel, ein Beispiel einer konvexen Fläche für die erfindungsgemäßen Zwecke wäre die Außenfläche einer Kugel oder eines Kegels. Vorzugsweise ist die konvexe Innenfläche 46, wie aus Fig. 4 ersichtlich, in einem Winkel im Verhältnis zu einer auf die Achse XD senkrechten Linie der Walze 40 geneigt, der dem folgenden Verhältnis entspricht:A rotary dressing roll made in accordance with the invention is configured such that the outer cutting edge 47 can be used to cut both the inner working surface 52 and the outer working surface 54. It should be noted that the specific cross-sectional configuration of the roll 40 can vary widely and is dependent upon the alignment of the roll 40 with the grinding wheel 50 during the dressing process for the inner working surface 52 as well as the outer working surface 54. The concave outer surface 45 is recessed into the roll 40 to enable dressing of the outer working surface 54. The convex inner surface 46 of the roll 40 is also shaped so as not to interfere with the dressing process of the inner working surface 52 of the wheel 50 and to enable dressing of the generating type. The concave outer surface thus has, as shown in section , has a concave configuration; the convex inner surface 46 has a convex surface as shown in section. An example of a concave surface for the purposes of the invention would be the inner surface of a cone or a sphere, an example of a convex surface for the purposes of the invention would be the outer surface of a sphere or a cone. Preferably, as shown in Fig. 4, the convex inner surface 46 is inclined at an angle with respect to a line of the roller 40 perpendicular to the axis XD which corresponds to the following relationship:
γi = Φi + β-αiγi = Φi + β-αi
worin:wherein:
γi die Neigung der konvexen Innenfläche 46 der Abrichtwalze im Verhältnis zu einer auf die Aches XD der Walze senkrechten Linie ist;γi is the inclination of the convex inner surface 46 of the dressing roll in relation to a line perpendicular to the axis XD of the roll;
Φi der Druckwinkel der inneren Arbeitsfläche 52 ist; β die Neigung der Walzenachse XD ist; und αi der Freiwinkel zwischen der inneren Arbeitsfläche 52 und der konvexen Innenfläche 46 der Walze ist und vorzugsweise im Bereich von 2º bis 6º liegt.Φi is the pressure angle of the inner working surface 52; β is the inclination of the roller axis XD; and αi is the clearance angle between the inner working surface 52 and the convex inner surface 46 of the roller and is preferably in the range of 2º to 6º.
Die konkave Außenfläche 45 der Walze ist vorzugsweise im Verhältnis zur gleichen senkrechten Linie zur Achse XD entsprechend dem folgendem Verhältnis geneigt:The concave outer surface 45 of the roller is preferably inclined relative to the same perpendicular line to the axis XD according to the following ratio:
γo = β + αo-Φoo = β + αo-Φo
worin:wherein:
γo die Neigung der konkaven Außenfläche 45 der Abrichtwalze im Verhältnis zu einer zur Achse XD der Walze senkrechten Linie ist; ß die Neigung der Achse XD ist; αo der Freiwinkel zwischen der äußeren Arbeitsfläche 54 und der konkaven Außenfläche 45 der Walze ist und vorzugsweise zwischen 2º und 6º liegt; und Φo der Druckwinkel der äußeren Arbeitsfläche 54 ist.γo is the inclination of the concave outer surface 45 of the dressing roll in relation to a line perpendicular to the axis XD of the roll; ß is the inclination of the axis XD; αo is the clearance angle between the outer working surface 54 and the concave outer surface 45 of the roll and is preferably between 2º and 6º; and Φo is the pressure angle of the outer working surface 54.
Von obigen Gleichungen für γi und γo ergibt sich, daß die Differenz zwischen den jeweiligen Neigungen der konvexen Innenfläche 46 und der Außenfläche 45 für die Abrichtwalze anhand des folgenden Verhältnisses ermittelt werden kann:From the above equations for γi and γo it follows that the difference between the respective inclinations of the convex inner surface 46 and the outer surface 45 for the dressing roller can be determined using the following relationship:
Δγ = (Φi+Φo)-2αΔγ; = (Φi+Φo)-2α
worin:wherein:
Δγ die Differenz zwischen den jeweiligen Neigungen der konvexen Innenfläche 46 und der konkaven Außenfläche 45 ist, die im Verhältnis zu einer zur Achse XD der Abrichtwalze senkrechten Linie gemessen werden; die Winkel Φi und Φo die jeweiligen Druckwinkel der inneren (52) und der äußeren (54) Arbeitsfläche der Schleifscheibe 50 sind; und α der durchschnittliche Freiwinkel zwischen den jeweiligen Berührungsflächen der Abrichtwalze und der Schleifscheibe im Betrieb ist und vorzugsweise zwischen 2º und 6º liegt.Δγ is the difference between the respective inclinations of the convex inner surface 46 and the concave outer surface 45 measured relative to a line perpendicular to the axis XD of the dressing roll; the angles Φi and Φo are the respective pressure angles of the inner (52) and outer (54) working surfaces of the grinding wheel 50; and α is the average clearance angle between the respective contact surfaces of the dressing roll and the grinding wheel in operation and is preferably between 2º and 6º.
Überdies sind die Oberflächen 46 und 45 in einem Abstand voneinander angeordnet, damit die Walze 40 eine ausreichende Strukturlänge besitzt, um während des Abrichtvorgangs eine feste Abstützung zu schaffen. Die Größe des Abstands zwischen den Flächen 46 und 45 wird im wesentlichen durch den Radius R bestimmt, der vorzugsweise etwa 0,254 cm (0,1 Zoll) beträgt.Moreover, the surfaces 46 and 45 are spaced apart to provide the roll 40 with sufficient structural length to provide solid support during the dressing operation. The amount of space between the surfaces 46 and 45 is essentially determined by the radius R, which is preferably about 0.254 cm (0.1 inch).
Da die gegenüberliegenden Arbeitsflächen (die innere 52 und die äußere 54) der Schleifscheibe 50 jeweils durch gegenüberliegende Flächen (die innere 46 und die äußere Fläche 45) der Abrichtwalze abgerichtet werden, werden die gleichen Richtungen relativer Drehung während der Abrichtvorgänge auf beiden Seiten der Schleifscheibe 50 aufrechterhalten. Demnach kann die rotierende Abrichtwalze zum Abrichten der inneren Arbeitsfläche 52 wie auch der äußeren Arbeitsfläche 54 der Schleifscheibe in einer einzigen Richtung gedreht werden.Since the opposing working surfaces (the inner 52 and the outer 54) of the grinding wheel 50 are respectively dressed by opposing surfaces (the inner 46 and the outer 45) of the dressing roller, the same directions of relative rotation are maintained during the dressing operations on both sides of the grinding wheel 50. Thus, the rotating dressing roller can be rotated in a single direction to dress both the inner working surface 52 and the outer working surface 54 of the grinding wheel.
Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise der Abrichtvorrichtung 15. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 ist die Abrichtvorrichtung 15 so positioniert, daß die Rotationsachse XD der rotierenden Abrichtwalze 40 bei ihrer Berührung der maximalen Arbeitstiefe der Schleifscheibe 50 in einem Winkel β ausgerichtet ist. In der dargestellten Ausführungsform hat die Schleifscheibe 50 im Querschnitt eine im wesentlichen gerade innere Arbeitsfläche 52. Sobald demnach die rotierende Abrichtwalze 40 auf ihre Schneidetiefe positioniert wird, bewegt sich die rotierende Abrichtwalze 40 einfach in einer zur inneren Arbeitsfläche 52 der Schleifscheibe 50 parallelen Richtung auf das äußere Ende zu (siehe Fig. 6a). Wenn die innere Arbeitsfläche 52 im Querschnitt etwas anderes als eine gerade Linie darstellt, bewegt sich der Berührungsnormalpunkt CN, wie durch die Oberfläche der Schleifscheibe 50 erforderlich ist, entlang der Oberfläche 47. Das gleiche Verfahren kommt beim Abrichten der äußeren Arbeitsfläche 54 der Schleifscheibe 50 zum Tragen. Da die rotierende erzeugende Walze 40 in einer einzigen Richtung rotiert, kann das gesamte Profil der Schleifscheibe 50 ohne Loslösung der Walze 40 aus der Berührung mit der Schleifscheibe 50 erzeugt werden. Sobald die Walze das äußere Ende der inneren Arbeitsfläche 52 erreicht, kann sie ihren Weg um das Ende der Schleifscheibe 50 auf die äußere Arbeitsfläche 54 in Richtung Punkt B fortsetzen. Es ist jedoch vorzuziehen, daß die innere Arbeitsfläche 52 und die äußere Arbeitsfläche 54 durch anfängliche Berührung jeder Fläche über ihre maximale Arbeitstiefe hinaus abgerichtet werden und in einer zum äußeren Ende verlaufenden Richtung abgerichtet werden.The following is a description of the operation of the dressing device 15. Referring to Fig. 4, the dressing device 15 is positioned so that the rotation axis XD of the rotating dressing roller 40, when it touches the maximum working depth of the grinding wheel 50 at an angle β. In the illustrated embodiment, the grinding wheel 50 has a substantially straight inner working surface 52 in cross-section. Accordingly, once the rotating dressing roller 40 is positioned to its cutting depth, the rotating dressing roller 40 simply moves toward the outer end in a direction parallel to the inner working surface 52 of the grinding wheel 50 (see Fig. 6a). When the inner working surface 52 in cross-section is anything other than a straight line, the contact normal point CN moves along the surface 47 as required by the surface of the grinding wheel 50. The same process applies when dressing the outer working surface 54 of the grinding wheel 50. Since the rotating generating roller 40 rotates in a single direction, the entire profile of the grinding wheel 50 can be generated without the roller 40 disengaging from contact with the grinding wheel 50. Once the roller reaches the outer end of the inner working surface 52, it can continue its journey around the end of the grinding wheel 50 onto the outer working surface 54 toward point B. However, it is preferable that the inner working surface 52 and the outer working surface 54 be dressed by initially contacting each surface beyond their maximum working depth and dressed in a direction toward the outer end.
Eine erfindungsgemäß hergestellte rotierende erzeugende Abrichtwalze muß zum Abrichten beider Seiten der Schleifscheibe 50 nur in einer Richtung gedreht werden, wodurch die Probleme des Stands der Technik vermieden werden. Aufgrund der Konfiguration der Walze muß diese Überdies nur in einer einzigen Ebene bewegt werden, wodurch jedes unnötige Schwenken der Abrichtwalze vermieden wird, das in einem Einzelpunktschneidwerkzeug oder einer Abrichtwalze des Stands der Technik erforderlich ist. Dies ermöglicht die Verwendung eines einfacheren Mechanismus zum Bewegen der Abrichtwalze und folglich eine erhöhte Effizienz und Genauigkeit des Abrichtvorgangs.A rotary generating dressing roll made in accordance with the invention only needs to be rotated in one direction to dress both sides of the grinding wheel 50, thus avoiding the problems of the prior art. Moreover, due to the configuration of the roll, it only needs to be moved in a single plane, thus avoiding any unnecessary pivoting of the dressing roll required in a prior art single point cutting tool or dressing roll. This allows the use of a simpler mechanism for moving the dressing roll and consequently increased efficiency and accuracy of the dressing operation.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß aufgrund des geringen Abstands zwischen der inneren und der äußeren Schneidfläche zum Abrichten der gegenüberliegenden Arbeitsflächen der Schleifscheibe 50 die zum Abrichten beider Seiten der Schleifscheibe 50 erforderliche Bewegung der Abrichtwalze in einer zur Achse der Schleifscheibe 50 senkrechten Richtung minimiert wird. Man erwägt, das Ausmaß der erforderlichen Bewegung wesentlich geringer anzusetzen als die für bekannte rotierende Abrichtwalzen der erzeugenden Art erforderliche Bewegung, die dem folgenden Verhältnis entspricht:A further advantage is that due to the small distance between the inner and outer cutting surfaces for dressing the opposing working surfaces of the grinding wheel 50, the movement required for dressing both sides of the grinding wheel 50 of the dressing roll in a direction perpendicular to the axis of the grinding wheel 50. It is contemplated that the amount of movement required should be substantially less than the movement required for known rotating dressing rolls of the generating type, which corresponds to the following ratio:
T< WT + Dx·cos (Φ)T< WT + Dx·cos (Φ)
worin:wherein:
T gleich der zum Abrichten der inneren wie auch der äußeren Arbeitsfläche der Schleifscheibe 50 erforderlichen Bewegung der Abrichtwalze in einer zur Achse XD der Schleifscheibe 50 senkrechten Richtung ist; WT die Dicke der Schleifscheibe 50 an der maximalen Arbeitstiefe ist (d. h. der Abstand zwischen den Punkten A und B, wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt); Dx der Durchmesser der Abrichtwalze ist und cos (Φ) die Kosinusfunktion des durchschnittlichen Druckwinkels der inneren und der äußeren Arbeitsfläche der Schleifscheibe 50 ist.T is equal to the movement of the dressing roller required to dress both the inner and outer working surfaces of the grinding wheel 50 in a direction perpendicular to the axis XD of the grinding wheel 50; WT is the thickness of the grinding wheel 50 at the maximum working depth (i.e., the distance between points A and B as shown in Figs. 4 and 5); Dx is the diameter of the dressing roller and cos (Φ) is the cosine function of the average pressure angle of the inner and outer working surfaces of the grinding wheel 50.
Vorzugsweise entspricht das Ausmaß der erforderlichen Bewegung der Abrichtwalze 40 zwischen den Abrichtpositionen A und B an gegenüberliegenden Oberflächen der Schleifscheibe 50 in etwa dem folgenden Verhältnis:Preferably, the amount of movement required of the dressing roller 40 between the dressing positions A and B on opposite surfaces of the grinding wheel 50 corresponds approximately to the following ratio:
TAB≤WT + 2RTAB≤WT + 2R
worin:wherein:
TAB gleich der erforderlichen Bewegung der Abrichtwalze in einer zur Schleifscheibenachse XD senkrechten Richtung zwischen den Punkten A und B an der maximalen Arbeitstiefe der Schleifscheibe 50 ist; WT die Dicke der Schleifscheibe 50 an der maximalen Arbeitstiefe ist und R der Radius des Schneiderandes ist.TAB is equal to the required movement of the dressing roller in a direction perpendicular to the grinding wheel axis XD between points A and B at the maximum working depth of the grinding wheel 50; WT is the thickness of the grinding wheel 50 at the maximum working depth and R is the radius of the cutting edge.
Fig. 9 stellt eine erfindungsgemäß hergestellte rotierende Abrichtwalze 40 dar, die zum Abrichten einer "spreiztypartigen" Schalenschleifscheibe 150 eingesetzt wird. Die Spreizschleifscheibe 150 weist einen inneren Schneiderand 152 und einen äußeren Schneiderand 154 auf. Der innere Schneiderand 152 hat eine äußere Arbeitsfläche 156 und eine innere Freifläche 157. Der äußere Schneiderand hat eine äußere Freifläche 158 und eine innere Arbeitsfläche 159, die der Fläche 156 zugewendet ist. Der innere Schneiderand 152 ist in einem relativ kurzen Abstand vom äußeren Schneiderand 154 zum Schleifen gegenüberliegender Seiten eines Zahnrads angeordnet. Es wäre demnach aufgrund gegenseitiger Störungen zwischen der Walze und der der abzurichtenden Fläche gegenüberliegenden Arbeitsfläche nicht möglich, die Flächen 156 oder 159 des Schleifscheibe 150 mit einer bekannten Walze der erzeugenden Art abzurichten. Eine erfindungsgemäß hergestellte rotierende Abrichtwalze weist eine Konfiguration auf, die eine Ausrichtung der Walze ermöglicht, die das Abrichten der äußeren fläche 156 des inneren Schneiderands 152 und der inneren Fläche 159 des äußeren Schneiderands 154 erlaubt. Überdies ist das Ausmaß der für eine erfindungsgemäße Walze notwendigen Bewegung senkrecht zur Achse der Schleifscheibe 50 minimal.Fig. 9 shows a rotating dressing roller 40 made according to the invention, which is used for dressing a "spreading type" cup grinding wheel 150. The spreading grinding wheel 150 has an inner cutting edge 152 and an outer cutting edge 154. The inner cutting edge 152 has an outer working surface 156 and an inner clearance surface 157. The outer cutting edge has an outer clearance surface 158 and an inner working surface 159 facing the surface 156. The inner cutting edge 152 is positioned a relatively short distance from the outer cutting edge 154 for grinding opposite sides of a gear. Accordingly, it would not be possible to dress the surfaces 156 or 159 of the grinding wheel 150 with a known roller of the producing type due to mutual interference between the roller and the working surface opposite the surface to be dressed. A rotating dressing roller made in accordance with the invention has a configuration which enables the roller to be aligned to permit dressing of the outer surface 156 of the inner cutting edge 152 and the inner surface 159 of the outer cutting edge 154. Moreover, the amount of movement perpendicular to the axis of the grinding wheel 50 required for a roller according to the invention is minimal.
Fig. 10, 11 und 12 stellen verschiedene modifizierte Konfigurationen der erfindungsgemäß hergestellten rotierenden Abrichtwalzen dar. Die in Fig. 10 dargestellte rotierende Abrichtwalze ähnelt der Konfiguration der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Abrichtwalzen, außer daß der äußere Arbeitsabschnitt einen wesentlich kleineren Durchmesser aufweist. Fig. 11 und 12 stellen andere Konfigurationen der Arbeitsabschnitte einer erfindungsgemäß hergestellten Abrichtwalze dar. Im Bedarfsfall kann man verschiedene andere Konfigurationen verwenden.Figures 10, 11 and 12 illustrate various modified configurations of the rotary dressing rolls made in accordance with the invention. The rotary dressing roll shown in Figure 10 is similar to the configuration of the dressing rolls shown in Figures 3 and 4, except that the outer working section has a much smaller diameter. Figures 11 and 12 illustrate other configurations of the working sections of a dressing roll made in accordance with the invention. If desired, various other configurations may be used.
Ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, sind verschiedene Modifikationen möglich. Bespielsweise, ohne jedoch den Schutzumfang zu beschränken, können die konvexe Innenfläche 46 und die konvexe Außenfläche 45 andere Formen als die dargestellten geraden aufweisen.Various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. For example, without limiting the scope, the convex inner surface 46 and the convex outer surface 45 may have shapes other than the straight ones shown.
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